javascript如何实现异步任务

JavaScript 中如何实现并发控制

一、并发控制简介

假设有 6 个待办任务要执行,而我们希望限制同时执行的任务个数,即最多只有 2 个任务能同时执行。当 正在执行任务列表 中的任何 1 个任务完成后,程序会自动从 待办任务列表 中获取新的待办任务并把该任务添加到 正在执行任务列表 中。为了让大家能够更直观地理解上述的过程,阿宝哥特意画了以下 3 张图:

1.1 阶段一

javascript如何实现异步任务(JavaScript 中如何实现并发控制)

1.2 阶段二

javascript如何实现异步任务(JavaScript 中如何实现并发控制)

1.3 阶段三

javascript如何实现异步任务(JavaScript 中如何实现并发控制)

好的,介绍完并发控制之后,阿宝哥将以 Github 上 async-pool 这个库来介绍一下异步任务并发控制的具体实现。

https://github.com/rxaviers/async-pool

Run multiple promise-returning & async functions with limited concurrency using native ES6/ES7。

二、并发控制的实现

async-pool 这个库提供了 ES7 和 ES6 两种不同版本的实现,在分析其具体实现之前,我们来看一下它如何使用。

2.1 asyncPool 的使用

  • const timeout = i => new Promise(resolve => setTimeout(() => resolve(i), i));
    await asyncPool(2, [1000, 5000, 3000, 2000], timeout);
    
  • 在以上代码中,我们使用 async-pool 这个库提供的 asyncPool 函数来实现异步任务的并发控制。asyncPool 函数的签名如下所示:

  • function asyncPool(poolLimit, array, iteratorFn){ ... }
    
  • 该函数接收 3 个参数:

    对于以上示例来说,在使用了 asyncPool 函数之后,对应的执行过程如下所示:

  • const timeout = i => new Promise(resolve => setTimeout(() => resolve(i), i));
    await asyncPool(2, [1000, 5000, 3000, 2000], timeout);
    // Call iterator (i = 1000)
    // Call iterator (i = 5000)
    // Pool limit of 2 reached, wait for the quicker one to complete...
    // 1000 finishes
    // Call iterator (i = 3000)
    // Pool limit of 2 reached, wait for the quicker one to complete...
    // 3000 finishes
    // Call iterator (i = 2000)
    // Itaration is complete, wait until running ones complete...
    // 5000 finishes
    // 2000 finishes
    // Resolves, results are passed in given array order `[1000, 5000, 3000, 2000]`.
    
  • 通过观察以上的注释信息,我们可以大致地了解 asyncPool 函数内部的控制流程。下面我们先来分析 asyncPool 函数的 ES7 实现。

    2.2 asyncPool ES7 实现

  • async function asyncPool(poolLimit, array, iteratorFn) {
      const ret = []; // 存储所有的异步任务
      const executing = []; // 存储正在执行的异步任务
      for (const item of array) {
        // 调用iteratorFn函数创建异步任务
        const p = Promise.resolve().then(() => iteratorFn(item, array));
        ret.push(p); // 保存新的异步任务
    
        // 当poolLimit值小于或等于总任务个数时,进行并发控制
        if (poolLimit <= array.length) {
          // 当任务完成后,从正在执行的任务数组中移除已完成的任务
          const e = p.then(() => executing.splice(executing.indexOf(e), 1));
          executing.push(e); // 保存正在执行的异步任务
          if (executing.length >= poolLimit) {
            await Promise.race(executing); // 等待较快的任务执行完成
          }
        }
      }
      return Promise.all(ret);
    }
    
  • 在以上代码中,充分利用了 Promise.all 和 Promise.race 函数特点,再结合 ES7 中提供的 async await 特性,最终实现了并发控制的功能。利用 await Promise.race(executing); 这行语句,我们会等待 正在执行任务列表 中较快的任务执行完成之后,才会继续执行下一次循环。

    asyncPool ES7 实现相对比较简单,接下来我们来看一下不使用 async await 特性要如何实现同样的功能。

    2.3 asyncPool ES6 实现

  • function asyncPool(poolLimit, array, iteratorFn) {
      let i = 0;
      const ret = []; // 存储所有的异步任务
      const executing = []; // 存储正在执行的异步任务
      const enqueue = function () {
        if (i === array.length) {
          return Promise.resolve();
        }
        const item = array[i++]; // 获取新的任务项
        const p = Promise.resolve().then(() => iteratorFn(item, array));
        ret.push(p);
    
        let r = Promise.resolve();
    
        // 当poolLimit值小于或等于总任务个数时,进行并发控制
        if (poolLimit <= array.length) {
          // 当任务完成后,从正在执行的任务数组中移除已完成的任务
          const e = p.then(() => executing.splice(executing.indexOf(e), 1));
          executing.push(e);
          if (executing.length >= poolLimit) {
            r = Promise.race(executing); 
          }
        }
     
        // 正在执行任务列表 中较快的任务执行完成之后,才会从array数组中获取新的待办任务
        return r.then(() => enqueue());
      };
      return enqueue().then(() => Promise.all(ret));
    }
    
  • 在 ES6 的实现版本中,通过内部封装的 enqueue 函数来实现核心的控制逻辑。当 Promise.race(executing) 返回的 Promise 对象变成已完成状态时,才会调用 enqueue 函数,从 array 数组中获取新的待办任务。

    三、阿宝哥有话说

    在 asyncPool 这个库的 ES7 和 ES6 的具体实现中,我们都使用到了 Promise.all 和 Promise.race 函数。其中手写 Promise.all 是一道常见的面试题。刚好趁着这个机会,阿宝哥跟大家一起来手写简易版的 Promise.all 和 Promise.race 函数。

    3.1 手写 Promise.all

    Promise.all(iterable) 方法会返回一个 promise 对象,当输入的所有 promise 对象的状态都变成 resolved 时,返回的 promise 对象就会以数组的形式,返回每个 promise 对象 resolve 后的结果。当输入的任何一个 promise 对象状态变成 rejected 时,则返回的 promise 对象会 reject 对应的错误信息。

  • Promise.all = function (iterators) {
      return new Promise((resolve, reject) => {
        if (!iterators || iterators.length === 0) {
          resolve([]);
        } else {
          let count = 0; // 计数器,用于判断所有任务是否执行完成
          let result = []; // 结果数组
          for (let i = 0; i < iterators.length; i++) {
            // 考虑到iterators[i]可能是普通对象,则统一包装为Promise对象
            Promise.resolve(iterators[i]).then(
              (data) => {
                result[i] = data; // 按顺序保存对应的结果
                // 当所有任务都执行完成后,再统一返回结果
                if (++count === iterators.length) {
                  resolve(result);
                }
              },
              (err) => {
                reject(err); // 任何一个Promise对象执行失败,则调用reject()方法
                return;
              }
            );
          }
        }
      });
    };
    
  • 需要注意的是对于 Promise.all 的标准实现来说,它的参数是一个可迭代对象,比如 Array、String 或 Set 等。

    3.2 手写 Promise.race

    Promise.race(iterable) 方法会返回一个 promise 对象,一旦迭代器中的某个 promise 对象 resolved 或 rejected,返回的 promise 对象就会 resolve 或 reject 相应的值。

  • Promise.race = function (iterators) {
      return new Promise((resolve, reject) => {
        for (const iter of iterators) {
          Promise.resolve(iter)
            .then((res) => {
              resolve(res);
            })
            .catch((e) => {
              reject(e);
            });
        }
      });
    };
    
  • 本文阿宝哥带大家详细分析了 async-pool 异步任务并发控制的具体实现,同时为了让大家能够更好地理解 async-pool 的核心代码。最后阿宝哥还带大家一起手写简易版的 Promise.all 和 Promise.race 函数。其实除了 Promise.all 函数之外,还存在另一个函数 —— Promise.allSettled,该函数用于解决 Promise.all 存在的问题,感兴趣的小伙伴可以自行研究一下。

    四、参考资源

    Github - async-pool
    MDN - Promise.all
    MDN - Promise.race
    MDN - Promise.allSettled

    以上就是JavaScript 中如何实现并发控制的详细内容,更多关于JavaScript实现并发控制的资料请关注开心学习网其它相关文章!